Старение головного мозга. Обмен медиаторов

Наталья 17 Апреля в 0:00 305 0


Старение головного мозга. Обмен медиаторов

Обмен медиаторов

Интегративная деятельность мозга осуществляется благодаря сложным межнейронным взаимодействиям.

Молекулярный механизм этой взаимосвязи обеспечивается специфическими медиаторными системами.

В мозге существуют различные медиаторные системы: норадреналин (НА), дофамина (ДА), серотонина (СT), ацетилхолин (АХ), гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), других аминокислот и некоторых других соединений.

Катехоламины.

При старении существенных изменений в обмене катехоламинов в коре головного мозга и целом мозге не отмечено. Не меняются активность тирозингидроксилазы, содержание ДА, НА, активность моноаминоксидазы (МАО), метионинактивирующего фермента (McGeer et al., 1971; Finch, 1973; Robinson, 1975; Анисимов и др., 1977; Algeri et al., 1977; Ponzio et al., 1978).

Активность   в целом мозге крыс линии Спрейг—Доули возрастает на 1/3 (Ponzio et al., 1978); а в лобной коре мышей снижается: у мышей линии C57BL/6J — после 12 мес, а у мышей линии DBA/2J — после 24 мес (Eleftheriou, 1975).

Серотонин.

У старых грызунов по сравнению со взрослыми животными содержание СT в головном мозге не меняется (Finch, 1973; Анисимов и др., 1977) или снижается (Кузнецова, 1968), активность МАО не меняется (Feldman, Roche, 1978), а содержание 5-оксииндолилуксусной кислоты (5-ОИУК) уменьшается (Анисимов и др., 1977).

Ацетилхолин.

В целом мозге и некоторых участках коры головного мозга старых крыс, мышей, обезьян и человека изменений в различных компонентах системы обмена АХ не обнаружено (McGeer et al., 1971; Timiras, 1972; Samorajski, Rolsten, 1973; Meek et al., 1977).

Активность холинацетилтрансферазы и ацетилхолинэстеразы в различных областях коры головного мозга человека существенно и неравномерно снижается: в одних участках больше уменьшается активность первой, в других — второй (McGeer, McGeer, 1975).

Другие медиаторы.

Содержание ГАМК, глутаминовой, аспарагиновой кислот и гистамина в головном мозге не меняется или несколько уменьшается. Активность глутаматдекарбоксилазы, фермента, катализирующего превращение глутаминовой кислоты в гамма-аминомасляной кислоте, в различных областях коры головного мозга человека снижается (McGeer, McGeer, 1975), а в головном мозге грызунов не меняется (McGeer et al., 1971) или несколько уменьшается (Fonda et al., 1973).

Активность ГАМК-трансферазы (трансаминазы) — основного фермента инактивации гамма-аминомасляной кислоты — в глубокой старости несколько возрастает (Fonda et al., 1973). Активность глутаминсинтетазы мозга, катализирующей процесс превращения L-глутаминовой кислоты в глутамин, с возрастом не меняется (Гордиенко, 1975).

Итак, существенные структурные и общеметаболические изменения в коре головного мозга не сопровождаются грубыми изменениями в обмене медиаторов. Можно предполагать, что при старении в условиях гибели части нейронов активируются механизмы синтеза медиаторов, их обмена в других нейронах, синаптических структурах.

Рецепторы мозга

Данные о возрастных изменениях количества рецепторов разноречивы. Существуют данные о том, что число в-адренорецепторов мозга с возрастом не меняется (Maggi et al., 1979) или снижается (Makman et al., 1979). Связывание соответствующих рецепторов коры головного мозга мечеными антагонистами или аналогами в-адренергических и ГАМК-ергических веществ у старых людей и крыс не меняется (Maggi et al., 1979).

Связывание в-адренорецепторов лобной коры у старых, 5-летних кроликов антагонистом дофамина спироперидолом меньше, чем у молодых, 5-месячных животных (Makman et al., 1979). Базальный уровень цАМФ и цГМФ в коре мозга снижается в процессе созревания и не меняется при старении (Schmidt, Thornberry, 1978; Puri, Volicer, 1981).

Реакция аденилатциклазы коры мозга старых крыс и кроликов на катехоламины и гистамин уменьшается (Berg, Zimmerman, 1975; Makman et al., 1979) или не меняется (Schmidt, Thornberry, 1978). Важную роль в реакции на ацетилхолин играют сульфгидрильные группы холинорецепторного белка. При меркуриметрическом титровании сульфгидрильных групп в водорастворимой фракции белков коры головного мозга в присутствии различных доз ацетилхолина обнаружено, что у старых крыс так называемая «ацетилхолиновая волна» развивается при меньших количествах медиатора, чем у взрослых (Рогова, Хилько, 1971).

Определяя число рецепторных точек в коре мозга по связыванию атропина, Джеймс и Канунго (James, Kanungo, 1976) пришли к выводу об уменьшении числа холинорецепторов у старых крыс. Относительно других рецепторов существуют данные о том, что при старении у грызунов количество рецепторов коры головного мозга к кортикостероидам уменьшается (Roth, 1976) или не меняется (Nelson et al., 1976), а число рецепторов к эстрогенам в мозге старых крыс уменьшается (Kanungo et al., 1975).

Учитывая широкий спектр структурных изменений нейронов, следует предполагать неравномерное изменение количества рецепторов (уменьшение или увеличение) в части из них. Можно полагать также, что при старении изменяется не только количество рецепторов в мозге, но и их конформация.

Это отражается на взаимодействии между рецептором и физиологически активным веществом. В результате изменения метаболизма в мембране может нарастать число «молчащих» рецепторов, в результате чего изменяется способность нейрона реагировать на приходящую информацию.

Нисходящие влияния

При старении изменяются взаимоотношения высших и низших отделов ЦНС в осуществлении сложных рефлекторных реакций, ослабляются так называемые субординационные влияния (Фролькис, 1970; Фролькис и др., 1972а).

Показано, что хордотомия, выключающая поток нисходящих влияний на центры спинного мозга, оказывает менее продолжительное угнетающее воздействие на рефлекторную деятельность спинного мозга старых животных. При изучении облегчающих и тормозных кортикоспинальных влияний у крыс разного возраста обнаружено повышение порогов этих влияний.

Так, торможение спинномозговых реакций у взрослых крыс развивалось при раздражении моторной коры стимулами, напряжение которых находилось в пределах 0.71—1.05 В (в среднем — 0.88 В), а у старых — 1.32—2.08 В (в среднем — 1.7 В). Обнаружено существенное повышение электрических порогов влияний сенсомоторной коры на АД, внешнее дыхание у старых кроликов (Фролькис, Безруков, 1971).

Так, пороговые прессорные реакции АД (рис. 59) у старых кроликов возникали при раздражении сенсомоторной коры током 290+40 мкА, а у взрослых — 90+10 мкА, пороговое тахипноэ развивалось при силах тока 190+27 мкА у старых и 110+30 мкА у взрослых животных.



Электрические пороги (в мкА) прессорных реакций АД при раздражении различных участков головного мозга у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) кроликов
Рис. 59. Электрические пороги (в мкА) прессорных реакций АД при раздражении различных участков головного мозга у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) кроликов.
1,2 — сенсомоторная и грушевидная области коры; з — гиппокамп; 4,5 — медиальное и центральное ядра миндалины; 6,7 — ретикулярные ядра моста и покрышки среднего мозга; 8 — продолговатый мозг (область писчего пера).


Неравномерно и разнонаправленно изменяются влияния и других структур мозга. Неодинаковые изменения возбудимости различных структур ЦНС приводят к существенным изменениям влияния их на функциональное состояние других органов и систем — кровообращение, дыхание, мышечную активность, эндокринный аппарат, к неравномерным возрастным изменениям вегетативного обеспечения самых различных эмоционально-поведенческих реакций и системных актов целостного организма (Фролькис, Безруков, 1971; Фролькис и др., 1972а).

С возрастом суживается возможный диапазон изменений рефлексов на сердечно-сосудистую систему и дыхание, при длительном действии раздражителя быстрее восстанавливается исходная величина рефлекса, при действии сверхсильного раздражителя легче возникает срыв регуляторных механизмов (Фролькис, 1970).

Внутрицентральные взаимоотношения

Неравномерные морфологические, биохимические и функциональные сдвиги в различных структурах головного мозга приводят к существенным изменениям внутрицентральных взаимоотношений.

Взаимоотношения между отдельными центрами становятся менее стойкими, менее надежными, легче нарушаются, легче возникает их срыв. Так, при повторном, через каждые 3 мин, воспроизведении судорожных припадков у старых кроликов уже через 2—3 припадка в 2 раза укорачивалась длительность тонической фазы, уменьшалось время двигательных автоматизмов, первоначально удлинялась, а затем укорачивалась клоническая фаза, общая длительность припадка уменьшалась, до быстрее наступала гибель животных (Синицкий, 1976).

Наряду с неравномерными и разнонаправленными изменениями электровозбудимости разница между наиболее и наименее возбудимыми структурами с возрастом уменьшается (Фролькис, Безруков, 1971), что создает условия для более генерализованного вовлечения структур мозга в реакции при самых различных ситуациях.

Показано, что генерализованная судорожная активность с последующими судорожными припадками развивается у старых животных при меньших дозах, чем у взрослых, целого ряда центральных стимуляторов — камфоры, кордиамина, коразола, амидопирина (рис. 60) (Фролькис и др., 1972б; Синицкий, 1976).

Пороговые дозы (в мг/кг массы тела) камфоры (1), кордиамина (2), коразола (3) и амидопирина (4), вызывающие судороги у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) крыс
Рис. 60. Пороговые дозы (в мг/кг массы тела) камфоры (1), кордиамина (2), коразола (3) и амидопирина (4), вызывающие судороги у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) крыс.

Благодаря внутрицентральным изменениям, сдвигам на этапе передачи информации с центров на периферию в старости нередко возникает своеобразное рассогласование — изменения в ЦНС иногда не реализуются на периферии в соответствующих функциональных эффектах.

Так, при судорожном припадке, несмотря на существенные сдвиги в нервных центрах, у старых животных не возникают столь выраженные, как у молодых, сдвиги в деятельности сердечно-сосудистой системы (Фролькис, 1970).

Изменение межцентральных взаимоотношений, взаимоотношений между центрами и периферией становится основой возрастного ослабления реципрокного торможения в системе регуляции двигательных реакций, вегетативных функций. Показано, что нарушение реципрокного торможения возникает в высших вегетативных центрах, в частности в дыхательном центре (Фролькис, 1975б).

Это приводит к более частому нарушению ритмики дыхания, соотношения вдох—выдох у старых людей. Нарушения течения тормозного процесса, играющего большую роль в координации и интеграции функций ЦНС, решающим образом сказываются на осуществлении различных простых и сложных рефлекторных реакций, высшей нервной деятельности.

В школе И. П. Павлова было показано, что в процессе старения раньше всего страдает внутреннее корковое торможение. Впоследствии установлено, что изменение течения различных видов торможения является нейродинамической основой изменения функции мозга в процессе старения (Фролькис, 1970; Фролькис и др., 1972а).

Оказалось, что в процессе старения ослабляются кортико-спинальные и ретикуло-спинальные тормозные влияния, реципрокное торможение в спинном мозге, в высших вегетативных центрах. Эти изменения тормозных процессов связаны с деструкцией тормозных синапсов, с изменением синтеза тормозных медиаторов, сдвигами в рецепторах нейронов, с изменением течения тормозного постсинаптического потенциала.

Изменения течения тормозного процесса приводят к сдвигам интегративной деятельности мозга, способствуют более легкому срыву его функций. Тормозной процесс может играть охранительную роль, а также активно стимулировать восстановительные процессы. Показано, что у старых животных торможение менее выраженно активирует процессы восстановления ослабленных спинальных рефлексов.

Ослабление торможения является одной из причин снижения работоспособности центров в старости. Для старения ЦНС характерно нарастающее снижение лабильности во всех звеньях контура саморегуляции. Об этом свидетельствуют снижение частоты б-ритма у пожилых и старых людей, падение возможных частот усвоения ритмов при слуховой и зрительной стимуляции, снижение возможного диапазона частот в афферентных и эфферентных нервах (Фролькис, 1970). Все это приводит к ограничению возможностей систем воспринимать, передавать и перекодировать поступающую информацию.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next